1.3　激光打印机的内部结构及运行原理

激光打印机与其他打印机相比结构更加精密，工作过程更加复杂（需要经过6道工序才能完成打印），因此了解激光打印机的组成结构和工作原理对分析激光打印机常见故障的原因及掌握故障排除方法非常重要。

1.3.1　激光打印机的组成结构

激光打印机的结构较为复杂，下面分别从激光打印机的外部结构和内部结构来介绍激光打印机的结构。

1.激光打印机的外部结构

通过观察会发现，激光打印机的外部结构主要包括外壳、控制面板、接口、托纸架、出纸器扩展板、卡纸导轨、送纸器或出纸盒等几部分，如图1-24所示。

（1）外壳

激光打印机外壳的作用是保护打印机内部的装置，在外壳的前部通常有一个可以随时打开的活动盖门，打开后可以看见打印机的硒鼓组件、输纸系统等，如图1-25所示。更换墨粉或卡纸时，通常需要打开打印机的盖门进行处理。

（2）控制面板

控制面板的主要作用是供用户对打印机进行各种控制，如打印机的电源开关、进纸/退纸等。打印机的控制面板主要由操作键、指示灯和液晶屏等组成，如图1-26所示。

图1-24　激光打印机的外部结构

图1-25　打开活动盖门

图1-26　激光打印机的控制面板

（3）接口

打印机接口的主要作用是连接电源、计算机及网络等。用来连接计算机的信号线接口主要有USB接口和并行接口两种。目前，激光打印机一般都使用USB接口，如图1-27所示。连接网络的接口主要是RJ-45接口，一般只有网络打印机才有此接口。

（4）托纸架

打印机托纸架的主要作用是支撑装入的打印纸。托纸架一般安装在打印机的上部或下部，如图1-28所示。

（5）纸盒

打印机纸盒的主要作用是存放打印纸，一般安装在打印机的下部，如图1-29所示，有的打印机没有纸盒。

图1-27　激光打印机的接口

图1-28　托纸架

图1-29　纸盒

（6）出纸器扩展板

打印机出纸器扩展板的主要作用是支撑从打印机中输出的打印纸。出纸器扩展板有的在打印机的下部，有的在打印机的上部。出纸器扩展板也是打印机输纸机构的一部分，如图1-30所示。

图1-30　出纸器扩展板

（7）卡纸导轨

打印机卡纸导轨的作用是确保装入的打印纸正直。通常情况下，调整卡纸导轨的左导轨可以装入不同宽度的打印纸。

（8）送纸器

打印机送纸器的主要作用是将打印纸送入打印机进行打印，送纸器也是输纸机构的一部分。

2.激光打印机的内部结构

（1）机械装置

激光打印机的机械系统主要完成打印时的进纸、传纸、出纸、感光鼓带电、曝光、显影、转印、定影、清洁等工作。激光打印机的机械系统主要包括硒鼓组件、激光扫描系统、转印分离系统、定影系统和输纸系统等。

其中，硒鼓组件的作用是为打印机提供感光鼓及墨粉，同时将感光鼓表面没有完全转移的“残余墨粉”清除干净，为下一个打印周期提供洁净的感光鼓。激光扫描系统的作用是产生激光束，利用激光束扫描在感光鼓表面曝光，形成静电潜像。转印分离系统的作用是将吸附着墨粉的负电荷从感光鼓传到打印纸上。定影系统的作用是产生高温，在高温、高压的情况下把墨粉溶化并渗透到打印纸里面，使其永久“定影”。输纸系统的作用是将打印纸输进打印机，经过其他系统的工作后，再将其输出。

几大系统配合工作的过程是：首先在感光鼓上充满负电荷或正电荷，然后将打印机处理器处理好的图像资料透过激光扫描系统的激光束照射到感光鼓上，在相应的位置上形成“曝光”。接着，由于墨粉带有同感光鼓相同性质的电荷，当快速转动的感光鼓经过墨粉盒时，被曝光的部位便会吸附带电的墨粉，“显像”出图像。随后，输纸系统将打印纸输进打印机内部，转印分离系统给打印纸带上与墨粉相反的正电荷或负电荷，由于异性相吸，感光鼓上的墨粉“转印”到打印纸上。同时硒鼓组件中的清洁装置将感光鼓上残留的墨粉“清除”，并除去静电，使感光鼓表面的电位回复到初始状态。为了使墨粉更好地附在纸上，接下来，定影系统以高温、高压的方式，将墨粉“定影”在纸上，然后传输出打印机。如图1-31所示为激光打印机的工作过程示意图。

（2）控制电路

激光打印机控制电路板的作用是与计算机通过接口或网络进行通信，接收计算机发送的控制和打印信息，同时驱动控制主电机、激光扫描电机及控制操作面板完成打印工作。

图1-31　激光打印机的工作过程示意图

激光打印机的控制电路主要包括主控制电路系统、接口电路系统、扫描驱动电路、主电机驱动电路和高压转印电路等。如图1-32所示为激光打印机的主控制电路板。

（3）电源电路

激光打印机电源电路的主要作用是为打印机提供工作电压。激光打印机的电源大多数采用开关电源。打印机的直流输出电压主要有两组。一组是+5V，主要供给逻辑电路和操作面板指示灯；另一组为字车、输纸电机等提供直流驱动电压源。不同机型的直流驱动电压不同，一般为24~42V。如图1-33所示为激光打印机的电源电路板。

图1-32　激光打印机的主控制电路板

图1-33　激光打印机的电源电路板

1.3.2　黑白激光打印机的工作原理

激光打印机是将激光扫描技术和电子显像技术相结合的非击打式输出设备，其基本工作原理为：激光打印机打印图文一般都要经过充电、曝光、显影、转印、消电、定影、清洁等工序，将打印内容转变为感光鼓上的以像素点为单位的点阵位图图像，再转印到打印纸上形成打印内容。

其具体工作原理如下：

当需要打印时，计算机通过电缆向打印机发送打印数据。打印机首先将接收到的数据暂存在缓存中，当接收到一段完整的数据后，再发送给打印机的处理器。处理器收到打印数据后，将这些数据处理成打印机驱动信号（驱动打印机的激光扫描机构、成像机构、走纸机构等），准备打印。

在打印开始时，感光鼓首先进行初始化，通过充电辊对感光鼓表面进行充电，使鼓的表面均匀地充上负电荷。接着，打印机处理器驱动控制激光发生器产生激光束，通过扫描反射镜反射到感光鼓上，使受光照射（即曝光）部分的感光层变为导体，将其表面所带的-600V负电荷向地泄放，-600V的高压电减少到大约为-100V的低压。这时就在感光鼓面上写下了一个带有-100V电压的像点，即一个不可见的文字或图像的静电潜像点（未曝光的鼓表面仍保留有-600V电荷）。

当带有电荷的感光鼓表面经过磁辊时，有电荷的部位就吸附了墨粉颗粒（墨粉是一种带电荷的细微塑料颗粒，其电荷与感光鼓表面的电荷极性相反），潜像点就变成了真正的影像，完成显影过程。

接下来，被显像的感光鼓继续转动，当鼓面通过转印电晕极时，由于打印纸在转印电晕极上面，而转印电晕极可以产生正电荷并附在打印纸的背面，因此感光鼓上的显像点即可转印到转印电晕极上面的打印纸上。

在图像从感光鼓转印到打印纸上之后，要通过定影器的加热辊和定影下辊，此时加热辊的热量将墨粉熔化，两个轧辊之间的压力又迫使溶化后的墨粉进入纸的纤维中，使图像固定，然后将加热后的打印纸输出到打印机的出纸托盘，最后将感光鼓上残留的墨粉“清除”，使感光鼓表面的电位恢复到初始状态，这时整个打印过程宣告结束。

如图1-34所示为激光打印机工作过程示意图。

图1-34　激光打印机工作过程示意图

图1-34　（续）

1.3.3　彩色激光打印机的工作原理

彩色激光打印机的工作原理和黑白激光打印机的工作原理基本相同，都是利用激光扫描，在硒鼓上形成电荷潜影，然后吸附墨粉，再将墨粉转印到打印纸上。彩色激光打印机与黑白激光打印机的区别主要在于黑白激光打印机只有一种黑色墨粉，而彩色激光打印机要使用黄、品、青、黑四种颜色的墨粉，打印机在工作时，打印一页内容实际要经过CMYK的4色墨粉各打印一遍。从理论上，激光打印机要有4套与激光打印机完全相同的机构来实现彩色打印过程。

目前，彩色激光打印机大都采用了4色墨粉盒的分离结构，其他部分如走纸机构、感光鼓、定影单元等4色共用一套系统。因此在打印过程中，打印纸要在引擎中走4个完全相同的流程，在4个流程中分别实现一种颜色墨粉的转印。如图1-35所示为彩色激光打印机的工作原理图。

图1-35　彩色激光打印机的工作原理图

彩色激光打印机使用的感光单元主要有感光带和感光鼓两种方式。感光带方式的工作原理为：在感光鼓旁边额外增加一条转印胶带，在处理某种颜色的墨粉时，墨粉会先从感光鼓转移到这条胶带上放置；感光鼓表面清洁完毕后再处理下一种颜色的墨粉，同样，第二种墨粉也被转移叠加到转印胶带上；待4种墨粉处理完毕之后，再从转印胶带统一转移到打印纸上加热固定，如图1-36所示。感光鼓方式的工作原理为：当处理完第一种颜色时，墨粉被吸附到感光鼓表面不动；接着把第二种颜色的墨粉直接叠加到上面，依次是第三种、第四种颜色，直到4种颜色的墨粉全部吸附到感光鼓表面为止；然后，所有墨粉被一起转印到打印纸上并加热固定，如图1-37所示。

此外，有的彩色激光打印机还采用了最新的彩色激光打印技术，即“一次成像技术”。这一技术的关键在于：在现有一个发光管的位置安装分别对应4种颜色的4个小发光管，来实现4个感光鼓同时曝光和显影，然后依次转印到打印纸上，定影输出彩色图像。由于目前这一工艺的造价还比较高，因此还没有普及，但却是未来的发展方向。

图1-36　感光带方式

图1-37　感光鼓方式